面试题：并发与同步：嵌入式系统中死锁预防的常用策略

Question

请阐述在嵌入式系统中，预防死锁通常会采用哪些策略？并举例说明其中一种策略在实际代码中的实现方式。

Answer 1

预防死锁的策略

1. 破坏死锁的四个必要条件：
   • 互斥条件：使资源可共享使用，但有些资源本身特性决定无法避免互斥，如打印机。
   • 占有并等待条件：进程必须一次性申请所有需要的资源，在资源未满足前不占有任何资源。例如，一个任务需要资源A和资源B，它必须先申请A和B都成功后才能开始使用，而不是先占有A再等待B。
   • 不可剥夺条件：允许系统剥夺某些进程已占有的资源给其他更需要的进程。例如，高优先级任务可以剥夺低优先级任务占有的资源。
   • 循环等待条件：对资源进行排序，进程只能按照递增顺序申请资源。比如，资源A、B、C排序后，进程只能先申请A，再申请B，最后申请C，不能逆向申请。
2. 资源分配图算法：通过对资源分配图进行算法分析，判断是否存在死锁环，从而避免死锁。

以破坏占有并等待条件为例的实际代码实现

以下以C语言在嵌入式系统中为例，假设有两个资源（Resource1和Resource2），一个任务Task1需要这两个资源：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

// 模拟资源
bool Resource1 = true;
bool Resource2 = true;

// 申请资源函数
bool requestResources() {
    if (Resource1 && Resource2) {
        Resource1 = false;
        Resource2 = false;
        return true;
    }
    return false;
}

// 释放资源函数
void releaseResources() {
    Resource1 = true;
    Resource2 = true;
}

int main() {
    if (requestResources()) {
        // 任务执行代码
        printf("任务获取到资源，开始执行\n");
        // 任务执行完毕
        releaseResources();
    } else {
        printf("任务未能获取到资源，无法执行\n");
    }
    return 0;
}

在上述代码中，requestResources函数会一次性尝试获取两个资源，如果都获取成功则返回true，任务可以执行；否则返回false，任务不能执行，这样就避免了占有并等待的情况，从而预防死锁。任务执行完毕后通过releaseResources函数释放资源。